Dissertations / Theses on the topic 'Souris, myogenèse'

Chez la souris, Six1 et Six4 sont impliqués dans la myogenèse. Les mutants Six1-/- et Six1-/-Six4-/- présentent une hypoplasie musculaire sévère. Chez l’adulte, la surexpression de Six1 et de son co-facteur Eya1 conduit à un changement du type de fibre d’un phénotype lent vers un phénotype rapide. Les résultats présentés dans ce manuscrit montrent que les protéines SIX sont nécessaires à l’expression de Myf5 dans les bourgeons de membre d’embryon de souris, en se fixant sur un site MEF3 présent dans un enhancer de 145pb spécifique de ces structures. La mutation de ce site abolit l’expression d’un transgène rapporteur LacZ dans ces bourgeons à E11. 5. Enfin, l’analyse des transcriptômes sauvage et Six1-/-Six4-/- au stade précoce de E10. 5 montre une perte d’expression spécifique des marqueurs moléculaires des fibres de type contractile rapide. Ce modèle de double KO pourrait dès lors servir d’outil à la caractérisation de marqueurs précoces de détermination du lignage myofibrillaire rapide.

La voie de signalisation calcineurine/NFAT (Nuclear Factor of Activated T-cells) est très largement impliquée dans plusieurs aspects du développement et des pathologies du muscle squelettique. De nombreuses études ont souligné son implication dans la spécification des fibres musculaires adultes. Cependant, son rôle dans l’établissement du phénotype musculaire au cours de l’embryogenèse reste peu connu. Il faut noter que certains travaux suggèrent une implication de NFATc3 dans le nombre de fibres musculaires alors que l’isoforme NFATc2 pourrait être impliquée dans la taille des fibres musculaires. Les facteurs myogéniques (MRF) de la famille MyoD (incluant MyoD, Myf5, MRF4 et la myogénine) sont des facteurs de transcription à domaine bHLH (basic-Helix-Loop-Helix) clés pour la myogenèse squelettique. L’étude de leurs partenaires protéiques est essentielle pour bien comprendre la régulation de l’expression des gènes musculaires. Un nouveau paradigme de la transcription a été démontré (Armand et al. 2008), où une protéine NFAT pourrait coopérer spécifiquement avec un MRF : en effet, l’isoforme, NFATc3, coopère avec MyoD pour activer l’expression de la myogénine au cours de la somitogenèse. Ce rôle est spécifique du complexe NFATc3/MyoD puisque les souris mutantes myod (-/-) ; nfatc2 (-/-) ne présentent aucune modification de l’expression de la myogénine au cours de la somitogenèse. L’objectif de ce travail est d’étudier l’implication du complexe NFATc2/MyoD dans la myogenèse chez la souris. Nous montrons que l’isoforme NFATc2 coopère avec MyoD pour induire spécifiquement l’expression de la chaine lourde néonatale la myosine (MHCneo), in vitro aussi bien qu’in vivo. Cette coopération est spécifique et cruciale puisque les souris double mutantes myod (-/-) ; nfatc2 (-/-) meurent à la naissance avec une réduction spectaculaire de l’expression de la MHCneo, principale isoforme de la myosine exprimée à la naissance, alors que l’expression de cette chaine lourde de la myosine n’est pas affectée chez les simples mutants. Par des analyses d’immunoprécipitation de la chromatine et de retard sur gels, nous avons montré que les isoformes NFATc1 et NFATc3 se lient de manière préférentielle au gène codant la chaine lourde embryonnaire de la myosine (MHC emb). Ce travail, qui met en évidence pour la première fois le rôle de la voie de signalisation calcineurine/NFAT dans la construction précoce de la fibre musculaire au cours de l’embryogenèse, montre aussi l’implication spécifique du complexe NFATc2/MyoD dans le contrôle du nombre de fibres musculaires au cours de l’embryogenèse<br>Cell biology

Les homéoprotéines Six s'expriment tout au long du développement musculaire. Chez F embryon, les protéines Six et leurs cofacteurs Eya contrôlent la myogenèse hypaxiale en contrôlant l'expression du gène Pax3 dans la lèvre ventrolatérale du dermomyotome. Les protéines Six contrôlent également la détermination et la différenciation des précurseurs du myotome. Chez l'adulte, Sixl intervient dans le phénotype rapide-glycolytique des fibres musculaires. Mes travaux de thèse ont porté sur la caractérisation du myotome résiduel présent chez les embryons Sixl-/-Six4-/- et sur l'identification des gènes sous le contrôle des protéines Six. Nous avons montré que l'activité de l'enhancer distal du gène de détermination myogénique MyoD (DRR) est contrôlée de manière directe par les protéines Six chez l'embryon. Nous avons également montré que les protéines Six sont requises dans les fibres mixtes lent/rapide du myotome primaire pour activer le programme génétique de type rapide dès E9. 5. La diminution de l'expression de Pax3 et des MRFs (Mrf4 et myogénine) chez les embryons Sixl-/-Six4-/- n'explique pas la perte de l'expression des marqueurs musculaires de type rapide chez ces embryons. Les protéines Six semblent donc contrôler l'expression des gènes de type rapide de manière directe. En effet, plusieurs sites MEF3 liés par les protéines Six sont présents dans les régions génomiques de ces gènes. Enfin les cofacteurs Eya ne sont pas impliqués dans l'activation du programme génétique de type rapide dans le myotome primaire. Les protéines Six sont donc des acteurs clefs dans la mise en place de l'hétérogénéité des fibres musculaires dès les stades précoces de l'embryogenèse<br>Six homeoproteins are expressed ail along muscle development. In the embryo, Six proteins and their Eya cofactors control hypaxial myogenesis through the control of Pax3 expression in the hypaxial lip of the dermomyotome. Six proteins also control muscle determination and differentiation in the myotome. In the adult, Six 1 is implicated in the fast-glyeolytic phenotype of the muscle fiber. My PhD project was to characterize the remaining myotome present in Sixl-/-Six4-/- embryos and to identify gènes under thé control of Six proteins. We have shown that Six proteins directly controlled the activity of the distal enhancer of Myod (DRR) in the embryo. We have also shown that Six proteins are required to activate the fast-type muscle program in the mouse primary myotome. The fîrst mouse myocytes express both fast-type and slow-type muscle genes. In these fîbers, Six l and Six4 are required to specifically activate fast-type muscle genes firom E9. 5. Pax3 expression and hypaxial myogenic progenitors of the dermomyotome are dispensable in achieving this specific activation. Mrf4 and Myogenin, two Muscle Regulatory Factors whose early somitic expression is under the control of Six proteins, are also dispensable for myotomal fast-type muscle gene expression. We have shown direct binding of Six l and Six4 on the regulatory regions of the identified fast-type muscle genes, arguing for a direct control of their expression by Six homeoproteins. Finally, Eya proteins are not implicated in the activation of the fast-type program in the mouse primary myotome. In conclusion, Six homeoproteins act as key molecules in the genesis of muscle fiber diversity during early stages of embryogenesis

Les protéines Six contrôlent des gènes clefs de la myogenèse. La surexpression de Six1 et de son co-facteur Eya1 dans les fibres musculaires lentes-oxydatives induit une transition vers le type rapide-glycolytique. Ma thèse a porté sur l’étude du rôle des protéines Six dans l’acquisition et le maintien du phénotype rapide-glycolytique. Dans la fibre musculaire adulte, l’absence de la protéine Six1 n’induit qu’une légère augmentation de l’expression de la myosine I (lente). Chez les fœtus Six1-/-Six4-/-, nous avons montré que les fibres musculaires formées présentent une structure désorganisée ainsi qu’une forte diminution de l’expression de nombreux gènes spécifiques de la fibre rapide-glycolytique. Les masses musculaires de ces souris présentent un phénotype lent plus marqué. Six1 et Six4 apparaissent essentiels à la mise en place de la diversité musculaire au cours du développement en contrôlant un réseau de gènes spécifiques de la fibre musculaire rapide.

Les cellules souches jouent un rôle central pour le développement et le maintien des tissus chez l’animal. Dans le tissu musculaire squelettique, les fibres différenciées ne peuvent plus se diviser. La production de cellules musculaires est assurée au cours du développement, et au cours de la régénération (après lésion) par une population de cellules souches qui ont la capacité de se diviser et différencier en nouvelle fibre. Au cours de l’embryogenèse de la souris, les muscles squelettiques sont formés par des cellules appelées progéniteurs musculaires. Ces cellules sont prolifératives et désorganisées et vont donner autour de la naissance les cellules satellites associées aux fibres qui sont quiescentes, organisées le long des fibres et capables de s’activer et se différencier pour former une nouvelle fibre mais également capables de s’auto renouveler. Ces cellules satellites sont considérés comme étant les cellules souches du muscle adulte. Cette transition aux alentours de la naissance est caractérisée par l’acquisition du caractère «souche» des cellules satellites. Une étude transcriptomique par biopuce a été réalisée au laboratoire pour identifier les gènes qui pouvaient être impliqués dans la transition des progéniteurs embryonnaire en cellules satellites, et donc jouant un rôle potentiel dans l’acquisition du caractère « souche ». Ainsi nous avons comparé les transcriptôme entre le stade embryonnaire (noté E17. 5) et le stade post-natal (noté P12). Parmi les gènes qui ont été identifiés, j’ai choisi de caractériser 2 gènes appartenant à la famille des protéines à doigts de zinc (Zcchc5, Zfp354c) et 2 gènes appartenant à la famille des Ephrins (EphA4, EphB1). En effet, ces gènes présentent une forte variation d’expression au cours de la transition et leur rôle est inconnu dans le muscle squelettique. Les deux protéines à doigts de zinc et EphA4 sont réprimés dans les cellules satellites, alors que EphB1 est induit dans celles-ci. Dans d’autres tissus, les Ephrins sont impliqués dans les contacts entre cellules, la migration et la différenciation. Ces voies de signalisation pourraient donc jouer un rôle potentiel dans l’interaction fibre/cellules satellites. Mon projet de thèse a permis de caractériser le rôle de ces nouveaux gènes candidats dans la myogenèse et l’acquisition du caractère souche des cellules satellites. Pour cela, je me suis intéressée à leurs effets potentiels sur l’activation, la prolifération, la différenciation et/ou l’auto renouvellement des cellules satellites. La technique de culture sur fibres isolées flottantes a été utilisée. Après isolement des fibres isolées, elles ont été infectées afin de produire une surexpression (en gain de fonction pour Zcchc5, Zfp354c, EphA4 et avec un dominant négatif pour EphB1) et observer les conséquences sur l’homéostasie des cellules satellites. Les résultats obtenus grâce à ce modèle suggèrent que les protéines à doigts de zinc pourraient agir sur la survie des cellules satellites et les Ephrins sont plutôt impliqués dans le contrôle de la prolifération/différenciation des cellules souches adultes. Il a été montré également que le gène EphB1 était impliqué dans le processus de régénération musculaire. La compréhension des signaux moléculaires permettant le contrôle et la régulation d’une population de cellules souches musculaires sont essentiels afin de pouvoir ouvrir de nouvelles perspectives de thérapies des pathologies musculaires<br>Growth and regeneration of the skeletal muscle require a population of muscle stem cells, the satellite cells, located in close contact to the muscle myofiber. These cells develop from a population of embryonic progenitors and progressively enter quiescence. We have performed a screen to identify the genes that become express when the satellite cells are formed, in the early post-natal stages, and identified two zinc fingers (Zcch5 and Zfp354c) and two Ephrin receptors (EphA4 and EphB1). By C2C12 model and retroviral overexpressions, we show that two zinc fingers are involved in the fate of the satellite cells. EphA4 receptor is also involved in the proliferation / differentiation state of the muscular stem cells. And we decided to focus on EphB1, which is specifically expressed in the satellite cell population. Ephrins and Eph receptors have been previously implicated in many systems in cell migration and guidance, for instance in the nervous system. A previous report also implicated Ephrin signaling in muscle satellite cell motility and patterning, however, the possible involvement of this guidance signaling has not been linked with regulation of the myogenic programme. Here we show, using both C2C12 cell culture experiments and single fiber assays that EphB1 is involved in the control of adult myogenesis. Specific expression of a dominant negative form of EphB1 in activated satellite cells increase differentiation at the expense of self-renewal. We further show that EphB1 is specifically induced in regenerating muscle during satellite cells renewal

L’unité cellulaire du muscle squelettique est la myofibre, un syncytium hautement spécialisé générant la contraction musculaire. Au cours de la croissance et de la régénération musculaire, les cellules satellites quiescentes (cellules souches) du muscle squelettique adulte sont activées, prolifèrent puis fusionnent formant de nouvelles fibres. A l’aide d’un modèle murin de régénération et de cultures primaires, j’ai identifié TSHZ3 comme un nouveau marqueur des cellules satellites quiescentes et activées. Dans la lignée cellulaire C2C12, j’ai mis en évidence un effet répresseur spécifique de Tshz3 sur la différenciation myogénique. L’entrée des myoblastes dans la voie de différenciation terminale est déclenchée par le facteur Myogenin (MYOG). L’activation de la transcription du gène myogenin (Myog) est dépendante du facteur MYOD et fait intervenir le complexe de remodelage de la chromatine SWI/SNF. In vitro, TSHZ3 interagit avec BAF57 une sous unité du complexe SWI/SNF. TSHZ3 réprime l’activation dépendante de MYOD sur le promoteur proximal de Myog et cette répression dépend en partie de la présence de BAF57. L’activité répressive et la cinétique d’expression de Tshz3, indique que TSHZ3 pourrait empêcher l’activation prématurée du promoteur Myog lors de la prolifération des cellules satellites activées. TSHZ3 pourrait ainsi participer aux mécanismes de régulation permettant de contrôler l’équilibre entre prolifération, différenciation et renouvellement des progéniteurs myogéniques<br>Skeletal muscles are made of several units called myofibers, a syncitium into which muscular contraction is generated. During the muscle growth and repair, the quiescent Satellite Cells (SCs; adult stem cells) become activated, proliferate and differentiate to form new multinucleated myofibers. In animal model and primary culture, I found that, Tshz3 was strongly expressed in the quiescent and activated satellite cells.In C2C12 myoblast cells, I showed a specific repressive effect of TSHZ3 on the myogenic differentiation. The terminal differentiation of the myoblastes is trigger by Myogenin (Myog). The transcriptional activation of Myog promoter involves MYOD and the SWI/SNF remodelling complex. In vitro, I showed that TSHZ3 interacts with BAF57, a subunit of the SWI/SNF complex. TSHZ3 represses the MYOD-dependant activation on the Myog promoter. This specific repression involves in part BAF57.The repressive activity of and the temporal dynamic of expression of Tshz3, indicated that TSHZ3 potentially is required to impede the premature activation of the Myog promotor during the SCs proliferation. These results suggest that TSHZ3 plays important roles in the molecular mechanisms operating in activated SCs when there are poised between proliferation, differentiation and self renewal of muscular progenitors

Myf5 est un gène clé de détermination myogénique qui engage les cellules progénitrices dans le programme du muscle du squelette. L’objectif de ce travail de thèse était d’identifier les facteurs qui contrôlent ce processus par l’étude des séquences régulatrices du locus Myf5/Mrf4 chez l’embryon de souris. Lorsque la myogenèse débute dans le somite épaxial précoce, Myf5 est le premier gène de détermination myogénique exprimé et cette expression précoce est contrôlée par un élément situé à 6 kb en amont du gène. Avec l’équipe de G. Cossu, nous avons montré que cet élément est directement régulé par la signalisation Wnt canonique, via les facteurs Tcf/Lef, ainsi que la voie Shh via les facteurs Gli. L’essentiel de mon travail de thèse a porté sur l’étude des séquences responsables de l’expression dans les somites plus matures et dans les bourgeons de membres. J’ai caractérisé une séquence de 145 pb située à –57. 5 kb, qui dirige l’expression dans ces sites de myogenèse. Par l’étude des facteurs se liant à cette séquence et le rôle de leur sites de liaison in vivo, j’ai montré, pour la première fois, que l’expression de Myf5 dans les bourgeons de membre et les somites matures est directement contrôlée par le facteur de transcription Pax3. En collaboration avec l’équipe de P. Maire, nous avons montré que les facteurs Six1 et Six4 régulent aussi directement cette séquence. Myf5 est donc directement activé par la signalisation Wnt précocement et, dans d’autres sites de myogenèse, par des facteurs intrinsèques présents dans les cellules musculaires progénitrices. Ce travail soulève également l’importance de la répression pour assurer l’expression appropriée de Myf5.

La matrice extracellulaire (MEC) est impliquée dans les mécanismes de prolifération, migration, différenciation et d’adhésion cellulaire. La membrane basale (MB), MEC entourant le muscle, sert de soutien aux fibres musculaires durant la contraction donnant ainsi une élasticité aux fibres musculaires. La MB est composée de collagènes dont majoritairement le collagène IV, de laminines, de nidogène (entactine), de perlecan (heparan sulphate proteoglycan), et de protéoglycans. Au cours de la myogenèse, la modulation de la MEC est indispensable au bon déroulement des processus de délamination, migration et fusion des cellules musculaires. Le collagène XXV est un collagène de la famille MACIT (Membrane Associated Collagens with Interrupted Triple Helices). Cette famille de collagènes transmembranaires contient 3 autres membres : le collagène XIII, le collagène XVII et le collagène XXIII. Le collagène XIII est impliqué dans les processus de migration cellulaire, le collagène XXIII dans ceux d’adhésion cellulaire. Le collagène XXV est impliqué dans la maladie d’Alzheimer, par sa fixation aux agrégats de peptides Aβ. D’autre part, il a été montré qu’il est nécessaire à la mise en place de la jonction neuromusculaire dans le muscle du diaphragme. La souris col25a1-/- présente une aplasie et une atrophie du diaphragme à E18.5 probablement dues au défaut d’innervation. L’expression du collagène est précoce dans la myogenèse, puisqu’il est fortement exprimé dans le bourgeon de membre d’embryons de souris dès E12.5, bien avant l’innervation des muscles des membres. Le rôle du collagène XXV dans la myogenèse précoce n’est pas connu. Le but de mon travail est de démontrer le rôle du collagène XXV durant la myogenèse. Pour ce faire, des études in vivo et in vitro ont été menées. In vitro, nous montrons l’implication du collagène XXV dans la différenciation myogénique. In vivo, la souris col25a1-/- présente des défauts de formation de fibres plurinucléées dans les bourgeons de membre d'embryons prélevés à E12.5 et E14.5, ce qui démontre le rôle de ce collagène dans les processus de fusion des myoblastes en myotubes au cours de la myogenèse primaire. Nous démontrons aussi la régulation de l’ARNm de ce collagène par deux microARN : miR-208b et miR-499, sans effet additionnel ou synergique de ces deux miRs. Nos résultats complémentaires suggèrent que l'expression de col25a1 est probablement régulée par le facteur de transcription NFATc2. En effet, chez les embryons de souris nfatc2-/- prélevés à E12.5, nous observons une diminution de l’expression de col25a1, ce qui pourrait expliquer l’atrophie musculaire observée chez la souris nfatc2-/-. Il serait intéressant de restaurer ce défaut musculaire chez la souris nfatc2-/- en surexprimant ce collagène XXV chez cette souris<br>Extracellular matrix is involved in cellular proliferation, migration, differentiation and adhesion. Muscle extracellular matrix, called the basement membrane, serves as support for muscle fibers during contraction, thus giving elasticity to the muscle fibers. Basement membrane is composed by collagen mainly collagen IV, laminin, nidogen, perlecan (heparan sulphate proteoglycan) and proteoglycan. During myogenesis, the modulation of extracellular matrix is very important for muscle cells to delaminate, migrate and fuse. Collagen XXV is part of the MACIT (Membrane Associated Collagens with Interrupted Triple Helices) collagen family together with collagen XIII, collagen XVII and collagen XXIII. Collagen XIII is involved in cell migration and collagen XXIII in cell adhesion. Collagen XXV was first described in Alzheimer disease, as a component of the Aβ amyloid aggregates. Furthermore, Collagen XXV is necessary for the formation of neuromuscular junctions in diaphragm. At E18.5, col25a1-/- embryos show muscle aplasia and atrophy in diaphragm, probably due to lack of innervation. This collagen is strongly expressed during primary myogenesis in limb buds from E12.5 embryos, long before innervation of limb muscles. But the role of this collagen during early myogenesis has never been analyzed. In this work, I demonstrated the role of collagen XXV during early myogenesis. In vitro assays showed that collagen XXV is involved in the muscle differentiation process. In vivo, limb muscles from E12.5 and E14.5 col25a1-/- embryos have defects in the formation of plurinucleated myofibers, suggesting a role of this collagen in the fusion of myoblasts into myotubes during mouse myogenesis. In this work, I demonstrated that col25a1 transcripts are down-regulated by miR-208b and miR-499 without synergic or additional effects. Complementary results suggest that col25a1 expression could be regulated by the transcription factor, NFATc2. In E12.5 nfatc2-/- embryos, col25a1 expression is decreased. This result could explain the muscle atrophy observed in nfatc2-/- mice. It could be interesting to restore muscle atrophy in nfatc2-/- mouse by overexpressing col25a1 in these mice

Le système d’activation du plasminogène (AP) comprenant les protéases uPA et tPA, et leur inhibiteur PAI-1, génère une activité protéolytique dans la matrice extracellulaire et contribue au remodelage tissulaire dans une grande variété de processus physiopathologiques, y compris la myogenèse squelettique, et la différenciation adipocytaire.Nous avons évalué son rôle spécifique dans la différenciation des cellules souches embryonnaires (ES) de souris. On a trouvé que les activités d’uPA et de tPA ainsi que les niveaux protéiques de PAI-1 sont maximaux dans les cellules différenciées, contrairement aux cellules ES indifférenciées où ils sont indétectables et augmentent progressivement dès le jour 3 de la différenciation. La différenciation adipocytaire dans le modèle des cellules ES est inhibée par le traitement par l’amiloride, un inhibiteur spécifique de l’uPA. Egalement, les cellules ES surexprimant une forme active du PAI-1 sous le contrôle d’un système d’expression inductible, montrent des capacités adipogéniques réduites après l’induction du gène. Nos résultats démontrent que le contrôle de l’adipogenèse des cellules ES par le système AP correspond à des étapes successives, différentes, depuis les cellules indifférenciées jusqu’aux cellules bien différenciées. De plus, les capacités de la différenciation adipogénique des cellules pluripotentes induites déficientes en PAI-1 sont augmentées par rapport aux cellules contrôles.Similairement, la myogenèse squelettique est réduite par l’inhibition de l’uPA par l’amiloride ou par la surexpression du PAI-1 durant l’étape terminale de la différenciation du jour 7 au jour 24. Cependant, l’interférence avec l’uPA durant les jours 0 à 3 de la différenciation, stimule la formation des myotubes. Les différenciations cardiomyocyotaire, neuronale, endothéliale et du du muscle lisse ne sont pas affectées par le traitement à l’amiloride ou la surexpression du PAI-1.Nos résultats montrent que le système AP est capable de moduler spécifiquement l’adipogenèse et la myogenèse squelettique des cellules ES par des mécanismes moléculaires successifs différents<br>Regulation of the extracellular matrix (ECM) plays an important functional biological role either in physiological or pathological conditions. The plasminogen activation (PA) system, comprising the uPA and tPA proteases and their inhibitor PAI-1, is one of the main suppliers of extracellular proteolytic activity contributing to tissue remodeling. Although its function in development is well documented, its precise role in mouse embryonic stem cell (ESC) differentiationin vitro is unknown. We found that uPA and tPA activities and PAI-1 protein are very low in undifferentiated ESCs and increase strongly during the differentiation, reaching a maximum in well differentiated cells. Adipocyte formation by ESCs is inhibited by amiloride treatment, a specific uPA inhibitor. Likewise, ESCs expressing ectopic PAI-1 under the control of an inducible expression system, display reduced adipogenic capacities after induction of the gene. Our results demonstrate that the control of ESC adipogenesis by the PA system correspond to different successive steps from undifferentiated to well differentiated ESCs. Furthermore, the adipogenic differentiation capacities of PAI-1-/- induced pluripotent stem cells (iPSCs) are augmented as compared to wt iPSCs. Similarly, skeletal myogenesis is decreased by uPA inhibition or PAI-1 overexpression during the terminal step of differentiation. However, interfering with uPA during days 0 to 3 of the differentiation process augments ESC myotube formation. Neither neurogenesis, cardiomyogenesis, endothelial cell nor smooth muscle formation are affected by amiloride or PAI-1 induction. Our results show that the PA system is capable to specifically modulate adipogenesis and skeletal myogenesis of ESCs by successive different molecular mechanisms

La poly(ADP-ribosyl)ation est une modification post-traductionnelle de protéines catalysée par les Poly(ADP-ribose) polymérases (PARPs, 17 membres). Depuis 2011, le laboratoire décortique les propriétés biologiques de PARP3 qui est désormais bien décrite pour son rôle dans la réparation des cassures double-brin de l’ADN, la mitose et la transition épithélio-mésenchymateuse. Ces recherches combinées aux données de la littérature semblent indiquer que les fonctions de PARP3 sont très étendues et participent aussi à des processus physiologiques. Ainsi, mes travaux de thèse révèlent une nouvelle fonction clé de PARP3 dans la différenciation des cellules souches neurales et musculaires. Nous avons observé une forte augmentation de l’expression de PARP3 au cours de la neurogénèse, la gliogenèse et la myogénèse. En l’absence de PARP3, la différenciation des cellules souches neurales (NSPC) en astrocytes et neurones est perturbée et les souris PARP3KO présentent une incapacité à régénérer le tissu cérébral au niveau du striatum après ischémie hypoxique. Concernant les cellules musculaires, la disruption de PARP3 (Crispr/Cas9) empêche toute différenciation des myoblastes C2C12 en myotubes et conduit à une désoganisation du cytosquelette, une dégénérescence mitochondriale et une répression de gènes de l’identité. La réexpression de PARP3 catalytiquement active restaure la capacité de différenciation des C2C12. Enfin, nous avons identifié de nouvelles protéines cibles de PARP3 qui permettent de suspecter un rôle dans l’autophagie et le métabolisme énergétique au cours de la différenciation cellulaire. L’ensemble de ces résultats nous ont permis de découvrir que PARP3 a un rôle central dans la différenciation cellulaire et d’ouvrir de solides pistes de recherche afin d’identifier les mécanismes mis en jeu<br>Poly (ADP-ribosyl)ation is a post-translational modification of proteins catalysed by Poly (ADP-ribose) polymerases (PARPs, 17 members). Since 2011, the laboratory has been dissecting the biological properties of PARP3 which is now well described for its role in the repair of DNA double-strand breaks, in mitosis and in epithelial-mesenchymal transition. This investigation combined with data from the literature suggests that PARP3 functions are very wide and could participate in physiological processes. Thus, my thesis work reveals a new key function of PARP3 in neural and muscular stem cell differentiation. We observed a strong increase in PARP3 expression during neurogenesis, gliogenesis and myogenesis. In the absence of PARP3, the differentiation of neural stem cells (NSPCs) into astrocytes and neurons is impaired and PARP3KO mice display an inability to regenerate brain tissue in the region of the striatum after hypoxic ischemia. Regarding muscle cells, PARP3 disruption (Crispr/Cas9) prevents C2C12 myoblast differentiation into myotubes and leads to cytoskeleton disorganisation, mitochondrial degeneration, and repression of identity genes. The reexpression of a catalytically active PARP3 restores the C2C12 differentiation capacity. Finally, we have identified new PARP3 target proteins that suggest a role in autophagy and energetic metabolism during cell differentiation.Together, these results reveal that PARP3 has a central role in cell differentiation and opens solid lines of research to identify the mechanisms involved

Le proto-oncogène C-MOS code pour une protéine serine thréonine kinase, impliquée dans différentes étapes de la maturation des oocytes. Bien qu'étant capable de transformer les fibroblastes nih3t3, elle possède un rôle d'activateur de la différenciation, dans diverses lignées cellulaires. Au cours de la maturation post natale du muscle squelettique de rat, la protéine mos s'accumule pour atteindre un niveau maximal d'expression dans le muscle adulte. Nous avons alors cherche à savoir quel pouvait être son rôle dans la différenciation myogénique, et quel(s) étai(en)t le(s) facteur(s) régulant son expression dans les cellules musculaires. Nos résultats montrent que la protéine MOS possède un domaine interne, hautement conserve chez les mammifères, et possédant une forte similitude de séquence avec la région helice-2 du facteur de transcription ubiquitaire e12. Grace à ce domaine, la protéine MOS interagit physiquement et de manière spécifique avec les facteurs musculaires de type b-hlh (myod, mrf4, myogénine). La kinase mos est alors capable de phosphoryler ces facteurs myogéniques, principalement sur des résidus serines situes en dehors de leur région b-hlh. Ainsi phosphoryles, ces facteurs ne peuvent plus interagir avec l'adn sous forme d'homodimeres inactifs. Par contre la forme hétéromère b-hlh myogénique/e12, active sur la transcription des gènes musculaires, se retrouve alors privilégiée. Ainsi, une surexpression constitutive du proto-oncogène c-mos, dans la lignée de myoblastes de souris c2c12, conduit à une accélération de la différentiation qui se caractérisé par une augmentation de l'expression du facteur myogénique MYOD et des protéines spécifiques du tissus musculaire. Dans les cellules musculaires, la transcription du proto-oncogène C-MOS s'effectue à partir d'un promoteur particulier dépourvu de boite tata, constitue d'une séquence initiatrice riche en résidus pyrimidiques (initiateur). Nous montrons que le facteur de transcription usf-1 (upstream stimulatory factor), appartenant à la famille des b-hlh leucine zipper, est capable d'interagir et de transactiver cette séquence initiatrice. L'ensemble de nos données sont en faveur d'une nouvelle fonction pour la protéine kinase mos, celle de corégulateur positif de l'expression des gènes musculaires.

Une analyse globale de la differenciation myogenique (couche de rat) des sequences specifiques ont ete isolees par clonage correspondant aux actines et aux chaines legeres et lourdes des myosines. L'etude de l'expression de ces genes au cours de la differenciation apporte des arguments en faveur d'un controle transcriptionnel. La chronologie des transitions sequentielles des differents mrna des chaines lourdes de myosine (embryonnaire, perinatale, adulte est precisee avant et apres la naissance de la souris

La matrice extracellulaire (MEC) est impliquée dans les mécanismes de prolifération, migration, différenciation et d’adhésion cellulaire. La membrane basale (MB), MEC entourant le muscle, sert de soutien aux fibres musculaires durant la contraction donnant ainsi une élasticité aux fibres musculaires. La MB est composée de collagènes dont majoritairement le collagène IV, de laminines, de nidogène (entactine), de perlecan (heparan sulphate proteoglycan), et de protéoglycans. Au cours de la myogenèse, la modulation de la MEC est indispensable au bon déroulement des processus de délamination, migration et fusion des cellules musculaires. Le collagène XXV est un collagène de la famille MACIT (Membrane Associated Collagens with Interrupted Triple Helices). Cette famille de collagènes transmembranaires contient 3 autres membres : le collagène XIII, le collagène XVII et le collagène XXIII. Le collagène XIII est impliqué dans les processus de migration cellulaire, le collagène XXIII dans ceux d’adhésion cellulaire. Le collagène XXV est impliqué dans la maladie d’Alzheimer, par sa fixation aux agrégats de peptides Aβ. D’autre part, il a été montré qu’il est nécessaire à la mise en place de la jonction neuromusculaire dans le muscle du diaphragme. La souris col25a1-/- présente une aplasie et une atrophie du diaphragme à E18.5 probablement dues au défaut d’innervation. L’expression du collagène est précoce dans la myogenèse, puisqu’il est fortement exprimé dans le bourgeon de membre d’embryons de souris dès E12.5, bien avant l’innervation des muscles des membres. Le rôle du collagène XXV dans la myogenèse précoce n’est pas connu. Le but de mon travail est de démontrer le rôle du collagène XXV durant la myogenèse. Pour ce faire, des études in vivo et in vitro ont été menées. In vitro, nous montrons l’implication du collagène XXV dans la différenciation myogénique. In vivo, la souris col25a1-/- présente des défauts de formation de fibres plurinucléées dans les bourgeons de membre d'embryons prélevés à E12.5 et E14.5, ce qui démontre le rôle de ce collagène dans les processus de fusion des myoblastes en myotubes au cours de la myogenèse primaire. Nous démontrons aussi la régulation de l’ARNm de ce collagène par deux microARN : miR-208b et miR-499, sans effet additionnel ou synergique de ces deux miRs. Nos résultats complémentaires suggèrent que l'expression de col25a1 est probablement régulée par le facteur de transcription NFATc2. En effet, chez les embryons de souris nfatc2-/- prélevés à E12.5, nous observons une diminution de l’expression de col25a1, ce qui pourrait expliquer l’atrophie musculaire observée chez la souris nfatc2-/-. Il serait intéressant de restaurer ce défaut musculaire chez la souris nfatc2-/- en surexprimant ce collagène XXV chez cette souris<br>Extracellular matrix is involved in cellular proliferation, migration, differentiation and adhesion. Muscle extracellular matrix, called the basement membrane, serves as support for muscle fibers during contraction, thus giving elasticity to the muscle fibers. Basement membrane is composed by collagen mainly collagen IV, laminin, nidogen, perlecan (heparan sulphate proteoglycan) and proteoglycan. During myogenesis, the modulation of extracellular matrix is very important for muscle cells to delaminate, migrate and fuse. Collagen XXV is part of the MACIT (Membrane Associated Collagens with Interrupted Triple Helices) collagen family together with collagen XIII, collagen XVII and collagen XXIII. Collagen XIII is involved in cell migration and collagen XXIII in cell adhesion. Collagen XXV was first described in Alzheimer disease, as a component of the Aβ amyloid aggregates. Furthermore, Collagen XXV is necessary for the formation of neuromuscular junctions in diaphragm. At E18.5, col25a1-/- embryos show muscle aplasia and atrophy in diaphragm, probably due to lack of innervation. This collagen is strongly expressed during primary myogenesis in limb buds from E12.5 embryos, long before innervation of limb muscles. But the role of this collagen during early myogenesis has never been analyzed. In this work, I demonstrated the role of collagen XXV during early myogenesis. In vitro assays showed that collagen XXV is involved in the muscle differentiation process. In vivo, limb muscles from E12.5 and E14.5 col25a1-/- embryos have defects in the formation of plurinucleated myofibers, suggesting a role of this collagen in the fusion of myoblasts into myotubes during mouse myogenesis. In this work, I demonstrated that col25a1 transcripts are down-regulated by miR-208b and miR-499 without synergic or additional effects. Complementary results suggest that col25a1 expression could be regulated by the transcription factor, NFATc2. In E12.5 nfatc2-/- embryos, col25a1 expression is decreased. This result could explain the muscle atrophy observed in nfatc2-/- mice. It could be interesting to restore muscle atrophy in nfatc2-/- mouse by overexpressing col25a1 in these mice